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电器控制系统与PLC控制系统的比较

1. 电器控制系统的组成

通过第一章的学习可知,任何一个电器控制系统,都是由输入部分、输出部分和控制部分组成,如下图所示。


电器控制系统与PLC控制系统的比较


其中输入部分是由各种输入设备,如按钮、位置开关及传感器等组成;控制部分是按照控制要求设计的,由若干继电器及触点构成的具有一定逻辑功能的控制电路;输出部分是由各种输出设备,如接触器、电磁阀、指示灯等执行元件组成。电器控制系统是根据操作指令及被控对象发出的信号,由控制电路按规定的动作要求决定执行什么动作或动作的顺序,然后驱动输出设备去实现各种操作。由于控制电路是采用硬接线将各种继电器及触点按一定的要求连接而成,所以接线复杂且故障点多,同时不易灵活改变。


2. PLC控制系统的组成

由PLC构成的控制系统也是由输入、输出和控制三部分组成,如下图所示。


电器控制系统与PLC控制系统的比较


从图中可以看出,PLC控制系统的输入、输出部分和电器控制系统的输入、输出部分基本相同,但控制部分是采用“可编程”的PLC,而不是实际的继电器线路。因此,PLC控制系统可以方便地通过改变用户程序,以实现各种控制功能,从根本上解决了电器控制系统控制电路难以改变的问题。同时,PLC控制系统不仅能实现逻辑运算,还具有数值运算及过程控制等复杂的控制功能。

2022-07-07
可编程序控制器PLC的发展概况及发展方向

一、国外PLC发展概况

PLC自问世以来,经过40多年的发展,在美、德、日等工业发达国家已成为重要的产业之一。世界总销售额不断上升、生产厂家不断涌现、品种不断翻新。产量产值大幅度上升而价格则不断下降。


目前,世界上有200多个厂家生产PLC,较有名的:美国:AB通用电气、莫迪康公司;日本:三菱、富士、欧姆龙、松下电工等;德国:西门子公司;法国:TE 施耐德公司;韩国:三星、LG公司等。


二、技术发展动向

1. 产品规模向大、小两个方向发展

大: I/O点数达14336点、32位为微处理器、多CPU并行工作、大容量存储器、扫描

速度高速化。

小: 由整体结构向小型模块化结构发展,增加了配置的灵活性,降低了成本。


2. PLC在闭环过程控制中应用日益广泛


3. 不断加强通讯功能


4. 新器件和模块不断推出

高档的PLC除了主要采用CPU以提高处理速度外,还有带处理器的EPROM或RAM的智能I/O模块、高速计数模块、远程I/O模块等专用化模块。


5. 编程工具丰富多样,功能不断提高,编程语言趋向标准化

有各种简单或复杂的编程器及编程软件,采用梯形图、功能图、语句表等编程语言,亦有高档的PLC指令系统。


6. 发展容错技术

采用热备用或并行工作、多数表决的工作方式。


7.追求软硬件的标准化。


三、国内发展及应用概况

我国的PLC产品的研制和生产经历了三个阶段:顺序控制器(1973~1979)——一位处理器为主的工业控制器(1979~1985)——8位微处理器为主的可编程序控制器(1985以后)。在对外开放政策的推动下,国外PLC产品大量进入我国市场,一部分随成套设备进口。如宝钢一、二期工程就引进了500多套,还有咸阳显象管厂、秦皇岛煤码头、汽车厂等。现在,PLC在国内的各行各业也有了极大的应用,技术含量也越来越高。

2022-07-06
PLC控制器的产生

上世纪60年代,计算机技术已开始应用于工业控制了。但由于计算机技术本身的复杂性,编程难度高、难以适应恶劣的工业环境以及价格昂贵等原因,未能在工业控制中广泛应用。当时的工业控制,主要还是以继电—接触器组成控制系统。

PLC控制器的产生

1968年,美国最大的汽车制造商——通用汽车制造公司(GM),为适应汽车型号的不断翻新,试图寻找一种新型的工业控制器,以尽可能减少重新设计和更换继电器控制系统的硬件及接线、减少时间,降低成本。因而设想把计算机的完备功能、灵活及通用等优点和继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来,制成一种适合于工业环境的通用控制装置,并把计算机的编程方法和程序输入方式加以简化,用 “面向控制过程,面向对象”的“自然语言”进行编程,使不熟悉计算机的人也能方便地使用。即:

硬件: 减少

软件: 灵活 简单


针对上述设想,通用汽车公司提出了这种新型控制器所必须具备的十大条件(有名的“GM10条” ):

1. 编程简单,可在现场修改程序序

2. 维护方便,最好是插件式

3. 可靠性高于继电器控制柜

4. 体积小于继电器控制柜

5. 可将数据直接送入管理计算机

6. 在成本上可与继电器控制柜竞争

7. 输入可以是交流115V

8. 输出可以是交流115V,2A以上,可直接驱动电磁阀

9. 在扩展时,原有系统只要很小变更

10. 用户程序存储器容量至少能扩展到4K


1969年,美国数字设备公司(GEC)首先研制成功第一台可编程序控制器,并在通用汽车公司的自动装配线上试用成功,从而开创了工业控制的新局面。接着,美国国MODICON公司也开发出可编程序控制器084。


1971年,日本从美国引进了这项新技术,很快研制出了日本第一台可编程序控制器DSC-8。1973年,西欧国家也研制出了他们的第一台可编程序控制器。我国从1974年开始研制,1977年开始工业应用。


早期的可编程序控制器是为取代继电器控制线路、存储程序指令、完成顺序控制而设计的。主要用于:1. 逻辑运算 2. 计时,计数等顺序控制,均属开关量控制。所以,通常称为可编程序逻辑控制器(PLC—Programmable Logic Controller)。 进入70年代,随着微电子技术的发展,PLC采用了通用微处理器,这种控制器就不再局限于当初的逻辑运算了,功能不断增强。因此,实际上应称之为PLC——可编程序控制器。


至80年代,随大规模和超大规模集成电路等微电子技术的发展,以16位和32位微处理器构成的微机化PLC得到了惊人的发展。使PLC在概念、设计、性能、价格以及应用等方面都有了新的突破。


不仅控制功能增强,功耗和体积减小,成本下降,可靠性提高,编程和故障检测更为灵活方便,而且随着远程I/O和通信网络、数据处理以及图象显示的发展,使PLC向用于连续生产过程控制的方向发展,成为实现工业生产自动化的一大支柱。

2022-07-06
可编程序控制器PLC的分类

PLC产品种类繁多,其规格和性能也各不相同。对PLC的分类,通常根据其结构形式的不同、功能的差异和I/O点数的多少等进行大致分类。

可编程序控制器PLC的分类

1.按结构形式分类


根据PLC的结构形式,可将PLC分为整体式和模块式两类。

(1)整体式PLC 整体式PLC是将电源、CPU、I/O接口等部件都集中装在一个机箱内, 具有结构紧凑、体积小、价格低的特点。小型PLC一般采用这种整体式结构。整体式PLC由不同I/O点数的基本单元(又称主机)和扩展单元组成。基本单元内有CPU、I/O接口、与I/O扩展单元相连的扩展口,以及与编程器或EPROM写入器相连的接口等。扩展单元内只有I/O和电源等,没有CPU。基本单元和扩展单元之间一般用扁平电缆连接。整体式PLC一般还可配备特殊功能单元,如模拟量单元、位置控制单元等,使其功能得以扩展。


(2)模块式PLC 模块式PLC是将PLC各组成部分,分别作成若干个单独的模块,如CPU模块、I/O模块、电源模块(有的含在CPU模块中)以及各种功能模块。模块式PLC由框架或基板和各种模块组成。模块装在框架或基板的插座上。这种模块式PLC的特点是配置灵活,可根据需要选配不同规模的系统,而且装配方便,便于扩展和维修。大、中型PLC一般采用模块式结构。

还有一些PLC将整体式和模块式的特点结合起来,构成所谓叠装式PLC。叠装式PLC其CPU、电源、I/O接口等也是各自独立的模块,但它们之间是靠电缆进行联接,并且各模块可以一层层地叠装。这样,不但系统可以灵活配置,还可做得体积小巧。


2.按功能分类


根据PLC所具有的功能不同,可将PLC分为低档、中档、高档三类。

(1)低档PLC 具有逻辑运算、定时、计数、移位以及自诊断、监控等基本功能,还可有少量模拟量输入/输出、算术运算、数据传送和比较、通信等功能。主要用于逻辑控制、顺序控制或少量模拟量控制的单机控制系统。


(2)中档PLC 除具有低档PLC的功能外,还具有较强的模拟量输入/输出、算术运算、数据传送和比较、数制转换、远程I/O、子程序、通信联网等功能。有些还可增设中断控制、PID控制等功能,适用于复杂控制系统。


(3)高档PLC 除具有中档机的功能外,还增加了带符号算术运算、矩阵运算、位逻辑运算、平方根运算及其它特殊功能函数的运算、制表及表格传送功能等。高档PLC机具有更强的通信联网功能,可用于大规模过程控制或构成分布式网络控制系统,实现工厂自动化。


3.按I/O点数分类


根据PLC的I/O点数的多少,可将PLC分为小型、中型和大型三类。

(1).小型PLC——I/O点数< 256点;单CPU、8位或16位处理器、用户存储器容量4K字以下。

如:GE-I型 美国通用电气(GE)公司


(2). 中型PLC——I/O点数256~2048点;双CPU,用户存储器容量2~8K


(3). 大型PLC——I/O点数> 2048点;多CPU,16位、32位处理器,用户存储器容量8~16K

2022-07-05
可编程序控制器PLC的应用范围

目前,在国内外PLC已广泛应用冶金、石油、化工、建材、机械制造、电力、汽车、轻工、环保及文化娱乐等各行各业,随着PLC性能价格比的不断提高,其应用领域不断扩大。从应用类型看,PLC的应用大致可归纳为以下几个方面:


1.开关量逻辑控制

利用PLC最基本的逻辑运算、定时、计数等功能实现逻辑控制,可以取代传统的继电器控制,用于单机控制、多机群控制、生产自动线控制等,例如:机床、注塑机、印刷机械、装配生产线、电镀流水线及电梯的控制等。这是PLC最基本的应用,也是PLC最广泛的应用领域。


2.运动控制

大多数PLC都有拖动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。这一功能广泛用于各种机械设备,如对各种机床、装配机械、机器人等进行运动控制。


3.过程控制

大、中型PLC都具有多路模拟量I/O模块和PID控制功能,有的小型PLC也具有模拟量输入输出。所以PLC可实现模拟量控制,而且具有PID控制功能的PLC可构成闭环控制,用于过程控制。这一功能已广泛用于锅炉、反应堆、水处理、酿酒以及闭环位置控制和速度控制等方面。


4.数据处理

现代的PLC都具有数学运算、数据传送、转换、排序和查表等功能,可进行数据的采集、分析和处理,同时可通过通信接口将这些数据传送给其它智能装置,如计算机数值控制(CNC)设备,进行处理。


5.通信联网

PLC的通信包括PLC与PLC、PLC与上位计算机、PLC与其它智能设备之间的通信,PLC系统与通用计算机可直接或通过通信处理单元、通信转换单元相连构成网络,以实现信息的交换,并可构成“集中管理、分散控制”的多级分布式控制系统,满足工厂自动化(FA)系统发展的需要。


2022-07-04
老狗科技助力广东一家大型橡塑企业数字化标杆工厂成功落地

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2022-07-02
可编程序控制器(PLC)的特点

为适应工业环境使用,与一般控制装置相比较,PLC机有以下特点:

1. 可靠性高,抗干扰能力强

工业生产对控制设备的可靠性要求:

①平均故障间隔时间长

②故障修复时间(平均修复时间)短

任何电子设备产生的故障,通常为两种:

①偶发性故障。由于外界恶劣环境如电磁干扰、超高温、超低温、过电压、欠电压、振动等引起的故障。这类故障,只要不引起系统部件的损坏,一旦环境条件恢复正常,系统也随之恢复正常。但对PLC而言,受外界影响后,内部存储的信息可能被破坏。

②永久性故障。由于元器件不可恢复的破坏而引起的故障。

如果能限制偶发性故障的发生条件,如果能使PLC在恶劣环境中不受影响或能把影响的后果限制在最小范围,使PLC在恶劣条件消失后自动恢复正常,这样就能提高平均故障间隔时间;如果能在PLC上增加一些诊断措施和适当的保护手段,在永久性故障出现时,能很快查出故障发生点,并将故障限制在局部,就能降低PLC的平均修复时间。为此,各PLC的生产厂商在硬件和软件方面采取了多种措施,使PLC除了本身具有较强的自诊断能力,能及时给出出错信息,停止运行等待修复外,还使PLC具有了很强的抗干扰能力。

·硬件措施:

主要模块均采用大规模或超大规模集成电路,大量开关动作由无触点的电子存储器完成,I/O系统设计有完善的通道保护和信号调理电路。

① 屏蔽——对电源变压器、CPU、编程器等主要部件,采用导电、导磁良好的材料进行屏蔽,以防外界干扰。

② 滤波——对供电系统及输入线路采用多种形式的滤波,如LC或π型滤波网络,以消除或抑制高频干扰,也削弱了各种模块之间的相互影响。

③ 电源调整与保护——对微处理器这个核心部件所需的+5V电源,采用多级滤波,并用集成电压调整器进行调整,以适应交流电网的波动和过电压、欠电压的影响。

④ 隔离——在微处理器与I/O电路之间,采用光电隔离措施,有效地隔离I/O接口与CPU之间电的联系,减少故障和误动作;各I/O口之间亦彼此隔离。

⑤ 采用模块式结构——这种结构有助于在故障情况下短时修复。一旦查出某一模块出现故障,能迅速更换,使系统恢复正常工作;同时也有助于加快查找故障原因。

·软件措施:

有极强的自检及保护功能。

①故障检测——软件定期地检测外界环境,如掉电、欠电压、锂电池电压过低及强干扰信号等。以便及时进行处理。

②信息保护与恢复——当偶发性故障条件出现时,不破坏PLC内部的信息。一旦故障条件消失,就可恢复正常,继续原来的程序工作。所以,PLC在检测到故障条件时,立即把现状态存入存储器,软件配合对存储器进行封闭,禁止对存储器的任何操作,以防存储信息被冲掉。

③设置警戒时钟WDT(看门狗)——如果程序每循环执行时间超过了WDT规定的时间,预示了程序进入死循环,立即报警。

④加强对程序的检查和校验——一旦程序有错,立即报警,并停止执行。

⑤对程序及动态数据进行电池后备——停电后,利用后备电池供电,有关状态及信息就不会丢失。

PLC的出厂试验项目中,有一项就是抗干扰试验。它要求能承受幅值为1000V,上升时间1nS,脉冲宽度为1μS的干扰脉冲。一般,平均故障间隔时间可达几十万~上千万小时;制成系统亦可达4~5万小时甚至更长时间。

2 .通用性强,控制程序可变,使用方便

PLC品种齐全的各种硬件装置,可以组成能满足各种要求的控制系统,用户不必自己再设计和制作硬件装置。用户在硬件确定以后,在生产工艺流程改变或生产设备更新的情况下,不必改变PLC的硬设备,只需改编程序就可以满足要求。因此,PLC除应用于单机控制外,在工厂自动化中也被大量采用。

3.功能强,适应面广

现代PLC不仅有逻辑运算、计时、计数、顺序控制等功能,还具有数字和模拟量的输入输出、功率驱动、通信、人机对话、自检、记录显示等功能。既可控制一台生产机械、一条生产线,又可控制一个生产过程。

4.编程简单,容易掌握

目前,大多数PLC仍采用继电控制形式的“梯形图编程方式”。既继承了传统控制线路的清晰直观,又考虑到大多数工厂企业电气技术人员的读图习惯及编程水平,所以非常容易接受和掌握。梯形图语言的编程元件的符号和表达方式与继电器控制电路原理图相当接近。通过阅读PLC的用户手册或短期培训,电气技术人员和技术工很快就能学会用梯形图编制控制程序。同时还提供了功能图、语句表等编程语言。

PLC在执行梯形图程序时,用解释程序将它翻译成汇编语言然后执行(PLC内部增加了解释程序)。与直接执行汇编语言编写的用户程序相比,执行梯形图程序的时间要长一些,但对于大多数机电控制设备来说,是微不足道的,完全可以满足控制要求。

5.减少了控制系统的设计及施工的工作量

由于PLC采用了软件来取代继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件,控制柜的设计安装接线工作量大为减少。同时,PLC的用户程序可以在实验室模拟调试,更减少了现场的调试工作量。并且,由于PLC的低故障率及很强的监视功能,模块化等等,使维修也极为方便。

6.体积小、重量轻、功耗低、维护方便

PLC是将微电子技术应用于工业设备的产品,其结构紧凑,坚固,体积小,重量轻,功耗低。并且由于PLC的强抗干扰能力,易于装入设备内部,是实现机电一体化的理想控制设备。以三菱公司的F1-40M型PLC为例:其外型尺寸仅为305×110×110mm,重量2.3kg,功耗小于25VA;而且具有很好的抗振、适应环境温、湿度变化的能力。现在三菱公司又有FX系列PLC,与其超小型品种F1系列相比:面积为47%,体积为36%,在系统的配置上既固定又灵活,输入输出可达24~128点。


2022-07-01
PLC远程监控与数据采集有什么意义?

随着物联网的快速发展,通过手机微信小程序或PC终端对设备系统的控制单元PLC的运行进行远程预警监控的技术已经非常成熟。基于手机微信小程序或PC终端的PLC远程监控控制系统能给设备的生产厂家和使用方都带来极高的经济利益。设备使用方能随时观察设备的运行状态,及时进行预警,提高了设备运行的可靠性,避免设备故障带来不必要的损失。生产方能也能通过远程实时查看设备的运行状态,来及时排除故障,提高售后维修的时效性 ,提高客户对产品的满意程度,提升产品的品牌。

基于手机微信小程序或PC终端的PLC远程监控和数据采集方案的优势和特点:

1. 远程监控系统可以使异地的智力之源得到充分利用。可以使位于异地的专家通过网络获得远程监控数据,进行分析处理,实现远程监控。

2. 远程监控系统可以使异地的物质资源得到充分利用。通过该技术的使用,可以使异地物资资源的共享和远程实验得以实现。

3.管理人员使用远程监控系统,可以不必亲临恶劣的现场环境就可以对现场的工作情况进行监视,完成对参数的设置与调整,修复故障等。

4. 远程监控系统的应用,可以实现现场运行数据的快速集中和实时采集,获得现场的监控数据,提供了远程故障诊断技术物质基础。


2022-06-28
老狗科技透明工厂方案助力联塑集团实现智能化工厂改造升级

“极简工业-透明工厂”解决方案在联塑集团“一级数字化智能化示范工厂”的应用,是客户对老狗科技技术和服务能力的极大肯定和认可。未来,老狗科技会在设备互联、数据应用、透明工厂产品和服务上持续投入研发,助力更多的制造业企业实现数字化转型!

2022-06-27